考慮中期徑流預(yù)報及其不確定性的水庫群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型研究.pdf

1、隨著社會與經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電能成為制約社會與經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸因素之一。水電作為清潔能源，已成為我國能源結(jié)構(gòu)中非常重要的組成部分，而且變得越來越重要。為了提高水能資源利用率，提高水庫發(fā)電的調(diào)度水平是重要途徑之一。近年來，隨著氣象預(yù)報技術(shù)及計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，利用數(shù)值降雨預(yù)報信息來延長徑流預(yù)報的預(yù)見期和提高預(yù)報精度成為可能性。如何根據(jù)現(xiàn)有的預(yù)報信息提高水庫發(fā)電調(diào)度水平是現(xiàn)階段亟待解決的問題。
　　為此，本文選擇渾江梯級水庫群為例

2、，采用美國全球預(yù)報系統(tǒng)(GFS)發(fā)布的降雨預(yù)報信息作為資料開展考慮預(yù)報信息的水庫群發(fā)電調(diào)度研究。首先，基于GFS數(shù)值降雨預(yù)報信息對渾江梯級水庫群的徑流進行預(yù)報，以此研究結(jié)果作為本文研究的信息輸入。然后在此基礎(chǔ)上，圍繞耦合預(yù)報信息的水庫發(fā)電調(diào)度模型展開了研究，分別從隱隨機、顯隨機和模擬-優(yōu)化的角度作為研究的切入點，并分別建立考慮預(yù)報信息的調(diào)度模型。最后，基于預(yù)報和調(diào)度兩方面的研究成果，建立渾江梯級水庫群發(fā)電預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)作為系統(tǒng)的輸出。本文

3、研究成果主要有以下幾個方面:
　　(1)由于水文預(yù)報模型的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和初始值等誤差均會對預(yù)報結(jié)果產(chǎn)生影響，因此，采用多個不同類型的水文模型對中期徑流進行預(yù)報，并以聯(lián)邦濾波算法將多個模型預(yù)報結(jié)果進行融合，以達到模型缺點互補的效果。結(jié)果表明該組合預(yù)報模型能夠提高預(yù)報精度和穩(wěn)定性，而且組合預(yù)報模型對模型結(jié)構(gòu)、參數(shù)和初始值帶來的預(yù)報誤差有較好的校正效果。
　　(2)在中期徑流預(yù)報研究成果基礎(chǔ)上，采用隱性的方式挖掘?qū)で缶哂衅者m性的發(fā)電

4、調(diào)度規(guī)則，使水庫群發(fā)電調(diào)度耦合徑流預(yù)報信息。首先建立粗糙集和決策樹兩種數(shù)據(jù)挖掘算法;然后以確定性優(yōu)化算法獲得的發(fā)電調(diào)度理想過程為基礎(chǔ)，挖掘調(diào)度數(shù)據(jù)集中蘊含的發(fā)電調(diào)度規(guī)律;最后依據(jù)數(shù)據(jù)挖掘模型對具有相似性的調(diào)度決策合并同化為具有普適性的調(diào)度規(guī)則，從而獲得具有普適性的發(fā)電調(diào)度規(guī)則。
　　(3)為了比較水庫群發(fā)電調(diào)度模型效率，采用模擬-優(yōu)化的思想制定考慮預(yù)報信息的發(fā)電預(yù)報優(yōu)化調(diào)度圖。預(yù)報優(yōu)化調(diào)度圖中以旬為時間尺度將蓄水量轉(zhuǎn)化為流量量綱，

5、蓄水量同徑流量耦合后構(gòu)成調(diào)度圖的調(diào)度控制空間(OCS)，并以O(shè)CS為預(yù)報調(diào)度圖的狀態(tài)變量建立水庫群的發(fā)電預(yù)報優(yōu)化調(diào)度圖，從而降低了調(diào)度圖的優(yōu)化“維數(shù)”并保持了調(diào)度圖簡明的結(jié)構(gòu)。
　　(4)在水庫群發(fā)電調(diào)度模型中，采用顯性的方式考慮徑流預(yù)報信息。首先采用“聚合—分解”的思想，將梯級水庫群來水量和庫容進行聚合構(gòu)造虛擬的“單一水庫”，然后以聚合來水量和聚合庫容作為變量建立聚合分解貝葉斯隨機動態(tài)規(guī)劃模型(AD-BSDP)，并通過AD-BS

6、DP模型優(yōu)化計算獲得耦合徑流預(yù)報信息的水庫群發(fā)電總出力決策圖，最后在實時調(diào)度階段，以棄水量最小和蓄水量最大為目標將總出力優(yōu)化分配至各水庫。研究表明，AD-BSDP在具有較大不確定性預(yù)報信息條件下，比傳統(tǒng)調(diào)度圖和其他驗證模型具有更高的發(fā)電效益和穩(wěn)定性。
　　(5)針對發(fā)電調(diào)度隨機動態(tài)規(guī)劃模型中，徑流預(yù)報信息不確定性對發(fā)電效益和穩(wěn)定性有較大影響的問題，本章研究建立了滾動時域發(fā)電調(diào)度模型，在此基礎(chǔ)上將徑流預(yù)報信息不確定性對水庫發(fā)電調(diào)度效

7、益和穩(wěn)定性的影響進行了定量化的評價。
　　(6)基于預(yù)報信息不確定性對發(fā)電效益和穩(wěn)定性的影響評價，將10天徑流預(yù)報信息劃分為1～5天和6～10天兩段，前時段預(yù)報信息具有較高的預(yù)報精度，后時段預(yù)報信息具有較大不確定性，但仍有重要參考價值。為此，采用貝葉斯理論將前5天和后5天預(yù)報徑流信息進行耦合，建立短、中期徑流預(yù)報信息相套接的聚合分解貝葉斯隨機動態(tài)規(guī)劃模型(TS-BSDP)。模擬結(jié)果表明TS-BSDP模型的發(fā)電效益和穩(wěn)定性優(yōu)于AD-